压力容器基本知识 下载本文

化工行业标准HG20580~HG20585–1998, 是针对化工设备的特点,对钢制压力容器设计和制造方面提出更详细的规定,有关设计方面的标准是: HG20580-1998 《钢制化工容器设计基础规定》 HG20581-1998 《钢制化工容器材料选用规定》 HG20582-1998 《钢制化工容器强度计算规定》 HG20583-1998 《钢制化工容器结构设计规定》

其它配套标准如零部件如封头、法兰、支座、加固圈等标准,材料标准、焊接标准等已日趋完备。

1.5 D1级和D2级压力容器说明

根据《压力容器压力管道设计单位资格许可与管理规则》第三条规定, 压力容器设计类别和级别的划分是:(一)A类、(二)C类、(三)D类和(四)SAD类。其中D类又分:D1级和D2级。 1.D1级 系指第一类压力容器

2.D2级 系指第二类低、中压容器

第一类和第二类的具体划分见《容规》第6条的规定。

注:压力等级的划分是:按容器的设计压力P的大小,其中:

(一) 低压(代号L)0.1MPa≤ P <1.6MPa (二) 中压(代号M)1.6MPa≤ P <10MPa

二 GB150-1998《钢制压力容器》

GB150-1998《钢制压力容器》(简称GB150),包括正文十章和八个附录。 十章正文目次是:①范围;②引用标准;③总论;④材料;⑤内压圆筒和内压球壳;⑥外压圆筒和外压球壳;⑦封头;⑧开孔和开孔补强;⑨法兰;⑩制造、检验与验收。

八个附录中,属于标准的附录有:附录A 材料的补充规定;附录B 超压泄放装置;附录C 低温压力容器;附录D 非圆形截面容器。属于提示的附录有:附录F 钢材的高温性能;附录G 密封结构;附录H 材料的指导性规定;附录J 焊接结构。

标准的附录E 产品焊接试板的力学性能检验,已被新发布的JB4744-2000《钢制压力容器产品焊接试板的力学性能试验》所代替。 1.范围

GB150-1998《钢制压力容器》规定了“钢制压力容器的设计、制造、检验和验收要求”。

即是说:GB150是碳素钢、低合金钢和高合金钢制的压力容器,在设计、制造、检验和验收的整个过程中,必须遵守的强制性国家标准。

标准中规定适用的压力容器的设计参数的范围是:容器的设计压力不大于35MPa;

适用的设计温度范围按钢材允许的使用温度而定。 对于D类压力容器,设计压力范围应小于10MPa。

在GB150的1.3和1.4中,还规定出不属该标准规定范围的各类压力容器,

其中有:直接用火焰加热的容器;核能装置中的容器;经常搬运的容器;设计压力低于0.1MPa 的容器;真空度低于0.02MPa的容器;要求作疲劳分析的容器;内直径小于150 mm的容器;此外,还有旋转或往复运动的机械设备中自成整体的受压器室,以及已有其他行业标准的容器,诸如制冷、制糖、造纸、饮料和搪玻璃容器等。

2.标准

在GB150所列的引用标准中包括GB 、GB/T、JB 和JB/T四种代号的标准,标准分为强制性标准和推荐性标准(推荐性标准一经采用,即具有强制性的性质)。GB/T是推荐性的国家标准,JB是机械工业的行业标准,JB/T是机械工业推荐性的行业标准,而JB或JB/T中排号为4XXX号码的,规定为压力容器行业的标准。例如:

国家强制性标准:GB6654-1996《压力容器用钢板》; GB4237-92《不锈钢热轧钢板》

国家推荐性标准:GB/T229-94《金属夏比缺口冲击试验方法》;GB/T1804-92《一般公差 线性尺寸的未注公差》

压力容器行业标准:JB4708-2000《钢制压力容器焊接工艺评定》;JB/T4709-2000《钢制压力容器焊接规程》

标准一经被引用,即构成该标准的条文。在GB150第2章中,列了45个引用标准。从2004年4月1日起尚应实施下列标准: JB/T4736-2002 《补强圈》

JB/T4746-2002 《钢制压力容器用封头》

JB/T4747-2002 《压力容器用钢焊条订货技术条件》 JB/T4711-2003 《压力容器涂敷与运输包装》 3.总论

在“总论”一章中,对下列的8个方面作了规定:

①标准与相关法规和规章的关系;②设计和制造压力容器单位的资格和职责;③容器的范围;④压力、温度和厚度的定义;⑤设计参数选用的一般规定;⑥材料许用应力确定的依据和取值的规定;⑦焊接接头系数的确定;⑧压力试验(液压试验和气密性试验)和试验压力的规定。 3.1《条例》对设计单位的规定

《条例》第十一条规定:压力容器的设计单位应当经国务院特种设备安全监督管理部门许可,方可从事压力容器的设计活动。

(一)有与压力容器设计相适应的设计人员设计、审核人员; (二)有与压力容器设计相适应的健全的管理制度和责任制度。 3.2 GB150-1998对设计单位的资格和职责规定

资格 容器的设计单位必须具备健全的质量管理体系,应持有压力容器设计单位批准书,压力容器的设计必须接受国家质检总局相关安全监察机构的监察。 职责 应对设计文件的正确性和完整性负责。容器的设计文件至少应包括设计计算书和设计图样。容器设计总图应盖有容器设计资格印章。 3.3 管辖的容器范围划定

GB150管辖的容器,其范围包括壳体及与其连为整体的受压零部件,且划定在下列范围内。

3.3.1 容器与外部管道连接:焊接连接的第一道环向接头坡口端面;螺纹连接的第一个螺纹接头端面;法兰连接的第一个法兰密封面; 3.3.2 接管、人孔、手孔等的承压封头、平盖及其紧固件。

3.3.3 非受压元件与受压元件的焊接接头。接头以外的元件,如加强圈、支座、裙座等。

3.3.4 超压泄放装置和仪表附件。

详见GB150中的3.3.1 至3.3.4条的规定。

3.4 定义及含义

3.4.1 压力 除注明者外,均指表压力。

3.4.2 工作压力(PW) 指在正常工作情况下,容器顶部可能达到的最高压力。 3.4.3 设计压力(P) 指设定容器顶部的最高压力,与相应的设计温度一起作

为设计载荷条件,其值不得低于工作压力。即P≥PW。

3.4.4 计算压力(PC) 指在相应设计温度下,用以确定元件厚度的压力,其

中包括液柱静压力。当元件所承受的液柱静压力小于5%设计压力时,可忽略不计。故PC≥P;

3.4.5 试验压力(Pt) 指压力试验时,容器顶部的压力。

注:试验用压力表口设计位置应位于容器顶部。

3.4.6 设计温度 指容器在正常工作情况下,设定的元件的金属温度(沿元件

金属截面的温度平均值)。设计温度与设计压力一起作为设计载荷条件。

3.4.7 试验温度 指压力试验时,壳体金属的温度。 3.4.8 各种厚度

3.4.8.1 计算厚度δ 指按厚度计算公式计算得到的厚度。

3.4.8.2 设计厚度δd 指计算厚度(δ)与腐蚀裕量(C2)之和。即 δd = δ+C2, 因此δd ≥ δ

3.4.8.3 名义厚度δn 指设计厚度(δd )加上钢材厚度负偏差(C1)后向上圆整至钢材标准规格的厚度。即标在图样上的厚度。 δn≥(δd + C1)

3.4.8.4有效厚度δe 指名义厚度(δn)减去腐蚀裕量(C2)和钢材厚度

负偏(C1)。 δe =δn-C1-C2

=δn-(C1+C2)=δn-C(厚度附加量)

注:如设定圆整量为C3,各厚度的关系为:

δn=δ+ C1+ C2+ C3

δe=δ+ C3=δn-(C1+C2) δd =δ+ C2

3.5 设计的一般规定

设计的一般规定,是对设计压力、设计温度、载荷、壁厚附加量和最小厚度选用等的规定。

3.5.1 设计压力(P)的确定 1)内压容器

①容器上装有超压泄放装置(安全阀)时,容器的设计压力确定的步骤如下: 确定安全阀的开启压力PZ ,取PZ≤(1.05~1.1)PW.当 PW<0.18MPa时,可适当提高PZ相对于PW 的比值。再令P≥ PZ 。

②容器上装有爆破片:P = P b + ΔP 式中:P b为设计爆破压力,其其值等于最低标定爆破压力Ps min加上所选爆破片爆破范围的下限(取绝对值);

Δp 为爆破片制造范围上限。

最低标定爆破压力Ps min和上下限查表B2和表B3。

③容器上无安全阀,但出口管线有安全阀:P≥P z +Δh. Δh为容器到安全阀的压力降。

④容器的压力源如与泵直接连接,则可有下列情况:

容器位于泵的出口侧,设计压力应取下述情况中的大值,泵正常入口压力+正常工作扬程;泵最大入口压力+正常工作扬程;泵正常入口压力+出口全关闭时的扬程。

容器位于泵(压力源)的进口侧,且无安全泄放装置时,取P=(1.0~1.1)Pw,并以 P=-0.1MPa进行外压校核。

2)外压、真空容器及夹套容器(按外压设计)

①确定外压容器的设计压力时,应考虑在正常情况下可能出现的最大内外压力差。

②确定真空容器的壳体厚度时,设计压力按承受外压考虑。当装有真空泄放阀时,设计压力P=1.25ΔP 式中ΔP为最大内外压力差,或 P=0.1MPa两者中的低者。未装真空泄放阀时,取P=0.1MPa。

③夹套容器:

带内压夹套的真空容器:内筒为真空,设计压力=真空设计的外压力(按②条)+夹套内压力,并以1.25倍的夹套外压力核定内筒的外压稳定性。夹套按内压计算。

带真空夹套的内压容器(即夹套为负压,内筒为正压):内筒的设计压力=内筒的压力+0.1MPa,并核对在夹套试验压力下的稳定性;夹套按②考虑。 3)盛装液化气体的容器

对盛装液化气体的容器,在规定的充装系数范围内,设计压力应根据工作条件下可能达到的最高金属温度确定。

设计压力按《容规》第34条的规定。常见介质的设计压力按《容规》第36条中表3-3的规定。由于液化气体多属有毒或易燃性质,且设计压力多数为中压,因此应注意设计的范围,分辨容器的类别。 3.5.2 设计温度的确定

设计温度不得低于元件金属在工作状态可能达到的最高温度。

在任何状况下,元件金属表面的温度不得超过金属的允许使用温度。

对于00C以下的金属温度,设计温度不得高于元件金属可能达到的最低温度。 3.5.3有不同工况的容器 对有不同工况的容器,应按最苛刻的工况设计,并在图样或相应技术文件中注明各工况的压力和温度值。 3.5.4 载荷

设计时应考虑的载荷有:内压、外压或最大压力差;液体静压力;根据容器的具况,还可能考虑自重,内件重和附属设备等等的影响(详见GB15O的3.5.4条中的内容)。 3.5.5 厚度附加量

厚度附加量C由钢材厚度负偏差C1和腐蚀裕量C2两部分组成。 C = C1 + C2

钢材厚度负偏差C1按钢材标准的规定;当钢材厚度负偏差不大于0.25mm,且不超过名义厚度的6%时,厚度负偏差C1可忽略不计。

如选用GB6654-1996《压力容器用钢板》标准,其厚度负偏差C1可忽略不计。 腐蚀裕量C2 为防止容器元件由于腐蚀、机械磨损而导至厚度的削弱减薄,应考虑腐蚀裕量。对有腐蚀或磨损的零件,应根据预期的容器寿命和介质对钢材的腐蚀速率而定。 注:腐蚀分类: